Java单例模式（Singleton）-创建型

意图

保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

实现（饿汉、懒汉、双重校验锁、静态内部类）

饿汉单例模式

public class Singleton {
	 private static final Singleton instance=new Singleton();//加载类时，自动初始化实例
	 private Singleton(){}//私有构造器
	 public static Singleton getInstance(){//静态工厂方法
	    instance;
	 }
         //其他方法   
}

在这个类被加载时，静态变量instance会被初始化，单例类的唯一实例就被创建出来。

这种方式基于类加载的机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载时就实例化，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用getInstance方法，但是也不能确定是否有其他的方式导致类装载（例如调用其他的静态方法），如果不是在调用getInstance()方法的时候初始化instance，显然没有达到lazy loading的效果。

懒汉单例模式（非线程安全）

public class Singleton {
	 private static Singleton instance;
	 private Singleton(){}//私有构造器
	 public static Singleton getInstance(){
	        if(instance==null){
	            instance=new Singleton();
	        }
	        return instance;
	 }   
}

这种写法lazy loading很明显，但是致命的是在多线程不能正常工作。

例如，如果A、B两个线程各自创建了一个实例，显然这违背了单例实例的初衷。

懒汉单例模式（线程安全）

public class Singleton {
	 private static Singleton instance;
	 private Singleton(){}//私有构造器
	 public synchronized static Singleton getInstance(){//在方法上进行同步
	        if(instance==null){
	            instance=new Singleton();
	        }
	        return instance;
	 }   
}

这种写法能够在多线程中很好的工作，而且看起来它也具备很好的lazy loading，但是，遗憾的是，效率很低，因为只有第一次创建实例时需要同步，其余时候不需要同步，但是我们却在每次获取单例时都进行了同步。

静态内部类单例模式

public class Singleton{
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    private Singleton(){}//私有构造器
    public static final Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;  
    }
    //其他方法
}

这种方式同样利用了类加载的机制来保证线程安全，它跟饿汉单例模式不同点在于（很细微的差别）：饿汉单例模式只要Singleton类被装载了，那么instance就会被实例化（没有达到lazy loading效果），而这种方式是Singleton类被装载了，instance不一定被初始化。因为SingletonHolder类没有被主动使用，只有显示通过调用getInstance方法时，才会显示装载SingletonHolder类，从而实例化instance。想象一下，如果实例化instance很消耗资源，我想让他延迟加载，另外一方面，我不希望在Singleton类加载时就实例化，因为我不能确保Singleton类还可能在其他的地方（其他静态方法）被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化instance显然是不合适的。这个时候，这种方式相比饿汉单例模式就显得很合理。

双重校验锁（非线程安全）

public class Singleton{
    private static Singleton instance;
    private Singleton(){}//私有构造器
    public  static Singleton getInstance(){
        if(singleton==null){//第一次校验
            synchronized(Singleton.class){//同步
                if(singleton==null)//第二次校验
                    singleton=new Singleton();
            }
        }
        return singleton;
    }
}

“双重校验锁”将竞争锁的时机限定在第一次创建实例时，提高了并发性能。但是却存在潜在的线程安全问题。

由于new关键字代表的实例化对象的创建操作，实际上并非是一个原子性操作，而是分为：分配内存空间、初始化对象、引用赋值三个操作。伪代码：

memory = allocate();　　 // 1：分配对象的内存空间

ctorInstance(memory);　 // 2：初始化对象

instance = memory;　　 // 3：设置instance指向刚分配的内存地址

因为虚拟机的指令重排序，可能出现如下执行过程。

线程B访问了未进行初始化的实例，可能会出现非预期的结果。

双重校验锁（线程安全）

我们可以利用volatile关键字禁止指令重排序。

public class Singleton {
	 private static volatile Singleton singleton;
	 private Singleton(){
	 }
	 public  static Singleton getInstance(){
	        if(singleton==null){
	        	synchronized(Singleton.class){
	        		if(singleton==null){
	        			singleton=new Singleton();
	        		}
	        	}
	        }
	        return singleton;
	 }   
}

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发表于 2020-03-02 04:43:17
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